伽利略对自由落体运动探究
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伽利略对自由落体运动的研究的总结一、研究背景在伽利略之前,人们对物体下落的认识存在误区,亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快,这一观点统治了人们的思想长达近两千年。
二、伽利略的逻辑推理1. 归谬法- 假设亚里士多德的观点正确,即重的物体比轻的物体下落得快。
- 设想把一个重的物体和一个轻的物体拴在一起让它们下落。
按照亚里士多德的观点,重的物体下落快,轻的物体下落慢,那么轻的物体就会拖慢重的物体的下落速度,整体的下落速度应该比重的物体单独下落时慢。
- 但是从另一个角度看,拴在一起后的物体总重量比重的物体还重,那么整体下落速度应该比重的物体单独下落时快。
- 这就产生了矛盾,从而说明亚里士多德的观点是错误的。
三、伽利略的实验探究1. 斜面实验- 伽利略时代没有精确的计时工具,直接研究自由落体运动比较困难。
他采用了“冲淡重力”的方法,让小球从斜面上滚下。
- 他发现,小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动。
通过改变斜面的倾角,发现小球的加速度随斜面倾角的增大而增大。
- 当斜面倾角很大接近90°时,小球的运动就接近自由落体运动。
所以他推断自由落体运动也是匀加速直线运动。
2. 数学推理与实验验证相结合- 伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀加速直线运动的位移与时间的平方成正比(x=(1)/(2)at^2)。
- 他在斜面上进行实验,测量小球在不同时间内通过的位移,验证了位移与时间的平方成正比的关系,从而进一步证实了自由落体运动是匀加速直线运动。
四、伽利略研究的意义1. 伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,推翻了亚里士多德的错误观点,为牛顿经典力学体系的建立奠定了基础。
2. 他的研究方法(逻辑推理、实验探究、数学推理与实验验证相结合)为后来的科学研究提供了典范,使人们认识到科学研究需要大胆质疑、严谨推理和实证检验。
伽利略对自由落体运动的研究伽利略对自由落体运动的研究(精选2篇)伽利略对自由落体运动的研究篇1一、知识与技能了解落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特色,理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。
二、过程与方法通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程,体会其推理方法的奥妙,同时了解猜想的必要性,感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性,了解体会一些科学的方法。
三、情感、态度与价值观通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观,避免盲目和急功近利思想,提高自己的认识观。
★教学重点了解探索过程,明确探索的步骤,同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用,从中提炼自己的学习方法。
★教学难点“观念-思考-推理-猜想-验证” 是本节的重点思路,也是培养良好思维习惯的重要参考。
★教学方法教师启发、引导,学生阅读教材,讨论、交流。
★教学过程一、引入新课我们已经学习了自由落体运动,知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。
这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。
这节课我们就来学习有关的史实知识,了解科学家是怎样研究落体运动的。
二、进行新课1、历史的错误:关于下落物体快慢课件展示:《亚氏观点》教师活动:引导学生阅读教材第一段,提出问题:为什么会有错误的认识呢?学生活动:思考问题,交流体会。
得出错误认识的根源:不注意探索事物的本质,思考不求甚解。
2、伽利略的逻辑推理教师活动:引导学生阅读教材第三、四段,提出问题:伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的?学生活动:带着问题阅读教材,阐述自己的观点。
点评:培养学生语言表达能力,培养学生逻辑推理能力。
课件展示:《逻辑的力量》3、猜想与假说教师活动:引导学生阅读教材“猜想与假说”部分,提出问题:伽利略在研究落体运动过程中遇到了哪些困难?面对这些困难,伽利略是怎样做的?他作出了大胆的科学猜想,猜想的内容是什么?学生活动:带着问题阅读教材,阐述自己的观点。
点评:培养学生语言表达能力,培养学生分析概括能力。
伽利略对自由落体运动的研究本讲要点:1、了解落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特色,理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性;2、通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程,体会其推理方法的奥妙,同时了解猜想的必要性,感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性,了解体会一些科学的方法;3、了解探索过程,明确探索的步骤,同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用,从中提炼自己的学习方法同步课堂:一、伽利略对自由落体运动的研究1. 伽利略思维捆在一起的物体总重量要比任一部分的重量大,按照亚里士多德观点,下落速度应该比质量最大的一块更大,但从另一个角度看,重量大的物体和重量小的物体捆在一起下落,下落慢的轻物体必然要拖着下落快的重物体,使重物体下落得比原来慢,这一矛盾的根本原因就是“重物比轻物下落快〞这一前提,所以从逻辑上伽利略认为只有一种可能:重物与轻物应该下得同样快。
2. 猜想及实验验证(1)数学推理:伽利略用数学推理证明,只要物体通过的位移与所用时间的平方成正比,物体就做初速度为零的匀变速直线运动。
(2)实验验证:因为物体实际下落太快,伽利略想办法把物体运动速度放慢,即先研究小球在斜面上的运动。
让小球从斜面上不同位置滚下,观测小球多次从不同点滚动的位移和所用时间的比值,是否保持不变,即是否能观测到:x 1/t 12=x 2/t 22=x 3/t 32=……如果不断加大斜面的倾角,小球对于每一个特定的倾角从不同角度滚下,其比值仍然保持不变,那么可以合理外推至倾角90°,即物体自由下落时,其比值也保持不变,由此,伽利略间接地验证了自由落体是匀变速运动。
二、伽利略的科学方法(1)运用“归谬法〞否定了亚里士多德观点。
(2)提出自由落体是一种简单的变速运动假说。
(3)数学推导,斜面实验证明。
三、竖直上抛运动的规律与特征。
〔1〕竖直上抛运动的条件:有一个竖直向上的初速度υ0;运动过程中只受重力作用,加速度为竖直向下的重力加速度g 。
探析伽利略研究自由落体运动的科学思维方法一、归谬法伽利略巧妙的用了一个佯谬否定了亚里士多德得出的“重的物体下落快”的论断,得出一种可能:重物与轻物应该下落的同样快。
二、抽象思维方法抽象即事物主要的、本质的东西联合起来,建立一个轮廓清晰、主题突出的模型,伽利略对自由落体运动的研究就是如此。
在自然状态下,落体运动受空气阻力的干扰,如果要排除空气阻力的干扰,那就需要创设一个真空环境。
于是伽利略运用抽象思维方法,撇开空气阻力的影响,设想在纯重力状态下的落体运动,得出了自由落体运动定律。
其实,伽利略在物理学中的许多成就都可以归功于他能在种种复杂情况下作出抽象,如“理想摆”、“伽利略的理想实验”、及“抛体运动”。
抽象思维方法是他实现科学发现必不可少的条件。
所谓“理想实验”并不是实物实验,而是依据理想化的条件进行推导并想象其结果。
伽利略曾做过让小球沿斜面下滚的实物实验,由于受到了斜面摩擦和空气阻力的作用,从一个斜面滑下冲上另一给斜面,其高度总比原来低。
伽利略设想了一种理想化条件:如果所有阻力减小到零,小球就会上升到原来的高度,这就是伽利略著名的“理想实验”。
三、实验与数学相统一物理是一门以实验为基础的科学,在伽利略以前的不少思想家也指出过实验的重要性,但伽利略与他们不同,他所着眼的不是对自然界的单纯观察,而是有计划的进行实验,在做实验时,研究者就像在向自然界提出他们感兴趣的问题并且得到回答一样。
伽利略认为,理论和自然是否相符,必须由“选择得当的实验”来判断。
及时对那些已经公开的观点也得采用实验法加以探究。
伽利略认为,在对自然界进行实验研究的过程中,必须同时运用数学计算法,所以他特别重视实验的定量分析。
伽利略深信,“自然界”这本“书”使用数学语言写成的,不懂得数学语言,就不能揭开自然界的奥秘。
在对自由落体运动的研究中,伽利略曾大胆地猜测,落体运动是一种最简单的变速运动,即下落物体的速度是随着时间均匀增大的,即v∝t,他也想通过实验来验证,但是如何解决时间的测量问题是个难题。
伽利略研究自由落体运动的结论加拉哥利尔.伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)是古典物理学的重要奠基者,他是16世纪意大利自然哲学方面的知识积极家。
他涉猎广泛,多次实验以及术语介绍,他更是首次致力于用科学原理解释一切现象,他也是最早使用双筒望远镜的科学家,他的作品也是现代科学启蒙教育的基础。
他对自由落体运动提出了许多实验论点,被认为等效于牛顿定律(Newton's laws of motion),同时也为后来的物理学奠定了基础。
伽利略认为落体运动是均匀的,这意味着相同的时间单位内一定的路程被覆盖,也就是落体物体在不同的时间内总会移动相同的距离,即有因果关系,故落体运动应以平滑、连续的方式发生。
他进行了不同时间内移动的观测,而根据观测结果,伽利略认为落体物体在一定的时间内,路程总是等于时间的平方。
他还指出,物体的自由落体运动,并不会因受摩擦而减小,法则也同样适用于在不同的质量、高度和空气状况下的落体运动,正如今日的实验结论一样。
伽利略发现,物体的自由落体运动是以每秒下降154英寸(397毫米)的速度不断减小的。
他总结出,掉下去的物体每秒会落相同的距离,其运动距离与时间成平方关系。
因此,他用落体法则证明地心式下自由落体运动的加速度是一个常数,而即使物体的质量不同,它们的落体速度也是一样的,这可以用实验来证明,也就是说即使物体的重量不一样,时间变得越久,它们减速度也变得越来越接近。
伽利略也探究了物体在空气中下落时,受到空气阻力影响,它的速度变化的情况。
他观察落体运动中,两物体落入相同高度时,尽管它们的质量大小不同,但双方到达地面所需的时间一样,这一结论也证明了重力加速度是常量。
伽利略的自由落体研究,推翻了古典的、宇宙观及辩证学的方法,并将自由落体运动的运行和古典力学结合起来,同时把自由落体运动引入科学界,这也是伽利略在数学物理学方面开创性研究的显著成果。
尽管牛顿定律仍为科学界所奉行,但伽利略有关落体运动的理论和实验成果,也为当今的科学工作提供了重要的思想典籍资料。
《伽利略对自由落体运动的研究》的教案一、教学目标1.理解伽利略对自由落体运动的研究过程及其贡献。
2.掌握自由落体运动的基本概念和特点。
3.培养学生的实验探究能力和科学思维能力。
二、教学重点与难点1.教学重点:伽利略对自由落体运动的研究过程、自由落体运动的基本概念。
2.教学难点:自由落体运动的实验探究方法、伽利略实验的原理及数据分析。
三、教学准备1.教学工具:PPT、实验器材、黑板、粉笔。
2.教学资源:伽利略生平简介、自由落体运动相关资料。
四、教学过程第一课时1.导入谈论生活中常见的自由落体现象,如苹果落地、雨滴等。
提问:同学们,你们知道自由落体运动吗?它是如何产生的?2.伽利略简介介绍伽利略的生平和贡献,让学生了解这位伟大的科学家。
强调伽利略敢于质疑权威、勇于创新的精神。
3.自由落体运动的概念解释自由落体运动的定义:物体仅在重力作用下从静止开始下落的运动。
举例说明自由落体运动的特点,如不考虑空气阻力,所有物体在同一地点自由落体的加速度相同。
4.伽利略的实验探究介绍伽利略的实验过程:从斜面实验到自由落体实验。
分析伽利略实验的数据,得出自由落体运动的规律。
5.课堂小结布置作业:让学生查阅资料,了解其他科学家对自由落体运动的研究。
第二课时1.复习导入回顾上节课的内容,提问:同学们,上节课我们学习了伽利略对自由落体运动的研究,你们能简要介绍一下吗?2.自由落体运动的实验探究分析伽利略实验的原理,让学生了解实验设计的重要性。
讨论如何改进实验,提高实验的精度。
3.自由落体运动的应用介绍自由落体运动在现实生活中的应用,如抛物线运动、地球引力等。
引导学生思考:如何利用自由落体运动解决实际问题?4.课堂小结第三课时1.复习导入回顾上节课的内容,提问:同学们,上节课我们学习了自由落体运动的实验探究,你们能分享一下自己的实验设计吗?2.学生实验分享邀请几名学生分享自己的实验设计,其他学生进行评价和讨论。
教师点评学生的实验设计,给予鼓励和指导。
伽利略对自由落体运动探究
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【教学目标】
1、知识和技能:
①通过学习进一步理解自由落体运动规律
②学习认识伽利略的科学研究方法-----理想实验方法。
2、过程和方法:
通过实验、观察、讨论的方法,培养学生的提出问题和积极寻找解决问题方法并自行自主探究的意识。
3、情感态度和价值观:
体会伽利略克服困难研究自由落体运动的思路和方法,并学习科学家不迷信权威勇于探索的精神。
【教学重点】①跨越时空的两位学者的对话;②引导学生沿伽利略当年克服实验备件困难转向研究落体运动中位移与时间平方是否成正比的方法上进行问题探究过程。
【教学难点】如何引导学生想到在实验条件缺乏条件下用斜面减小加速度延长测量时间的方法。
【设计思路】通过游戏引出研究话题,把研究性学习触入物理课堂,使学生尝受研究过程中的困难,以激发他们去积极思考解决的方法突破难点,通过师生实验互动探究突出重点。
【教具】多媒体教学系统,小钢球,铝合金导轨,米尺、小球、秒表各28组。
【教学过程】。